utvecklingen av PGS

PGS är praxis att ta en biopsi antingen från den polära kroppen hos en mogen oocyt eller från celler som tagits från att utveckla embryon och genetiskt analysera sammansättningen av dessa celler. Resultaten av denna genetiska analys leder embryologen vid val av embryon för livmoderöverföring. Eftersom PGS endast kan utföras med hjälp av celler som erhållits vid embryobiopsi, är denna teknik endast möjlig i samband med en in vitro fertiliseringscykel (IVF). PGS är praxis att utvärdera embryon för kromosomal aneuploidi, närvaron av antingen för många eller för få kromosomer, hos kromosomalt normala föräldrar. Däremot är preimplantationsgenetisk diagnos (PGD) praxis att utvärdera embryon för specifika genetiska avvikelser, såsom sicklecellsjukdom eller cystisk fibros, där bärarstatus har dokumenterats hos var och en av föräldrarna.

vissa patientpopulationer, inklusive par med avancerad moderålder, återkommande missfall, upprepad implantationssvikt och allvarlig manlig faktor, tros ha en förutsättning för att producera aneuploida embryon.3,6,7 många har föreslagit att dessa patientpopulationer kan dra nytta av PGS.3,7 indikationerna för användning av PGS i många centra expanderar emellertid ständigt.3 som rapporterats av European Society of Human Reproduction and Embryology (ESHRE), under de senaste 10 åren, utfördes 61% av alla genetiska testcykler före transplantation för PGS.8 Detta dokument kommer uteslutande att fokusera på de kliniska tillämpningarna associerade med PGS snarare än PGD.

PGS, till skillnad från PGD, har varit och fortsätter att vara en kontroversiell teknik. Nya studier tyder på att mer än 60% -90% av alla första trimestern missfall kan vara resultatet av kromosomal aneuploidi.3 eftersom så många tidiga missfall beror på aneuploidi verkar PGS vara ett rimligt ingripande för att förbättra effektiviteten med vilken euploida (kromosomalt normala) embryon väljs för livmoderöverföring i IVF-cykler. Klassiska studier har rapporterat att missfall som orsakas av aneuploidi är oproportionerligt koncentrerade på utvalda kromosomer.9,10 dessa data är baserade på karyotypanalys av misslyckade graviditeter som utvecklades tillräckligt långt för att få vävnad tillgänglig för genetisk analys.9,10 följaktligen fokuserade kliniker som utförde PGS i de tidiga dagarna av tekniken på att upptäcka aneuploidi på endast utvalda kromosomer med fluorescens in situ hybridisering (FISH), som vanligtvis utvärderar mellan 5-14 kromosompar snarare än alla 23 kromosompar.11,12 traditionellt utfördes pgs-biopsi uteslutande vid ungefär 3 dagar av embryonal utveckling efter befruktning.11,12 initiala data med PGS i samband med klyvningsstegsbiopsi med fisk visade lovande resultat och genererade mycket spänning för denna nya teknik.3,13 – 15 tyvärr resultaten från detta tillvägagångssätt misslyckats med att resultera i förbättringar i kliniska graviditet priser och denna brist på effekt var allmänt refereras efter ett landmärke papper av Mastenbroek i New England Journal of Medicine.16 Därefter ifrågasatte liknande papper fördelarna med PGS och positionsutlåtanden från stora medicinska samhällen formellt avskräckt dess användning.17-19

ytterligare forskning belyser emellertid flera biologiska begränsningar som kan förklara de tidigare bristerna hos kliniskt tillämpade PGS. Övningen av polär kroppsbiopsi för att bestämma den genetiska sammansättningen av en befruktad oocyt är en vanligt använd modalitet för att utföra genetisk testning av preimplantation.3,8,20 en kritisk komponent i oocytutveckling är meiotisk uppdelning där en haploid uppsättning oanvänd moder-DNA marginaliseras till vad som kallas en polär kropp.3,8 genetisk utvärdering av denna polära kropp var ursprungligen ganska populär, eftersom denna process fick en diagnos utan att störa det utvecklande embryot och kunde utföras före befruktning.3 detta tillvägagångssätt kan emellertid inte upptäcka faderligt härledda genetiska fel eller eventuella fel som införs efter eller under befruktning. På grund av dessa begränsningar utförs nu polär kroppsbiopsi huvudsakligen i länder där strikt lagstiftning begränsar bruket av embryobiopsi.3,21

men PGS som använder biopsierade celler från att utveckla embryon presenterar också utmaningar. Studier har upprepade gånger dokumenterat att embryon vid Dag 3 av utveckling har höga nivåer av mosaicism.22,23 Mosaicism är ett tillstånd där ett enda utvecklande embryo består av mer än en distinkt genetisk cellinje. Med andra ord kan mosaikembryon ha euploida (normala) och aneuploida (onormala) cellinjer inom ett enda embryo. Studier som utvärderar detta fenomen har dragit slutsatsen att majoriteten av alla embryon kan vara mosaik på dag 3 av utveckling.22-24 följaktligen kan en biopsi som utförs vid Dag 3 av utveckling ge ett resultat som inte är representativt för hela embryot.3 Mosaicism har visat sig också existera vid Dag 5 av embryonutveckling.25 nya uppgifter tyder dock på att mosaicism kan minskas mycket med DAG 5 av utveckling.3,26

en annan begränsning av traditionellt utförda PGS var användningen av fisk för bestämning av kromosomala abnormiteter. Fisk utvärderar vanligtvis mellan 5-14 snarare än alla 23 kromosompar.27 nya studier har visat att embryonal aneuploidi förekommer i kliniskt signifikanta mängder i alla 23 kromosompar.28 Därför kan fisk inte diagnostisera många av de kromosomavvikelser som vanligtvis finns vid embryonutveckling.förverkligandet av dessa två huvudsakliga begränsningar har lett till att många genetiska laboratorier erbjuder PGS med hjälp av teknik som utvärderar kromosomal status för alla 23 kromosompar med hjälp av en embryonal biopsi utförd vid blastocyststadiet, som vanligtvis nås av dag 5 eller 6 av utveckling. De kliniska graviditetsfrekvenserna som använder detta tillvägagångssätt har rapporterats vara markant överlägsna det traditionella sättet att utföra PGS.29,30 en ny studie som utvärderade mer än 4,500 embryon med 23 kromosomparbestämningar fann att kliniska graviditetshastigheter hos kvinnor som lider av återkommande graviditetsförlust (RPL) förbättrades signifikant över liknande studier med FISH PGS.29 dessutom förbättrades graviditetsgraden ytterligare när 23 kromosomutvärdering PGS utfördes på embryon i blastocyststadiet (dag 5/6 av utvecklingen) jämfört med när biopsin utfördes på embryon vid Dag 3 av utvecklingen. 29,31,32 liknande resultat har rapporterats konsekvent av många kliniker i USA och runt om i världen.31,32 detta har genererat ett förnyat intresse för PGS, även om det fortfarande återstår att avgöra om PGS är en effektiv teknik och vilka patientpopulationer som bäst betjänas av PGS.

utvärdering av alla 23 kromosomer i samband med PGS har inneboende komplexiteter som potentiellt kan äventyra dataens integritet om de inte utförs korrekt. Det finns flera metoder som används för att utföra 23 kromosompar utvärdering. De två modaliteterna som oftast används idag använder microarray-teknik, antingen genom att använda single nucleotide polymorphism (SNP) eller comparative genomic hybridization (CGH) – teknik.3 båda dessa tekniker är beroende av att erhålla embryonalt DNA, fragmentera och sedan förstärka detta DNA och utvärdera denna förstärkta produkt med hjälp av mikroarrayer. Denna förstärkningsprocess är en potentiell felkälla, eftersom misslyckande med att förstärka hela embryonala DNA-produkten kan ge ett falskt resultat. Dessutom, eftersom DNA-produkten som initialt förstärks tas från endast 1 till flera celler, kan någon extern DNA-kontaminering ge ett falskt resultat.

SNP-arrayer utvärderar direkt ploidy-status med hjälp av en tät matris med cirka 300 000 genetiska markörer.3 CGH-arrayer utvärderar däremot mycket färre genetiska markörer och jämför detta resultat med ett känt normalt DNA-prov.3 var och en av dessa microarray-plattformar har fördelar och nackdelar. En påstådd fördel med SNP-arrayer är deras förmåga att upptäcka relativt små genetiska duplikationer eller deletioner, även om värdet av denna information för närvarande är generellt oklart. En fördel med CGH-arrayer är att de kan utföras på 12-16 timmar i motsats till flera dagar för de flesta SNP-arrayer.